KR20240089777A - 무방향성 전기 강판 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 관련된 무방향성 전기 강판은, 질량％ 로, C : 0.010 ％ 이하, Si : 1.0 ％ 이상, 5.0 ％ 이하, Mn : 0.05 ％ 이상, 5.0 ％ 이하, P : 0.1 ％ 이하, S : 0.01 ％ 이하, Al : 3.0 ％ 이하, N : 0.005 ％ 이하를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피 불순물이고, 평균 결정 입경이 50 ㎛ 이하이고, 압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 <100> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SA 와 압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 <111> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SB 가 SA－SB ≥ 0 을 만족한다.
Description
본 발명은, 무방향성 전기 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 전기 기기에 대한 에너지 절약화에 대한 요구가 세계적으로 높아지고 있다. 이에 따라, 모터 코어에 사용되는 전기 강판에 대해 더 우수한 자기 특성이 요구되어 오고 있다. 또, 최근에는, 하이브리드 전기 자동차 (HEV) 나 전기 자동차 (EV) 의 구동 모터 등에 있어서, 소형화 및 고출력화의 요구가 강하여, 본 요구에 부응하기 위해서 모터의 회전수를 상승시키는 것이 검토되고 있다.
모터 코어는 스테이터 코어와 로터 코어로 나뉘는데, HEV 구동 모터의 로터 코어에는, 그 외경이 크기 때문에 큰 원심력이 작용한다. 또, 로터 코어는 구조상 로터 코어 브리지부라고 불리는 매우 좁은 부분 (폭 : 1 ∼ 2 mm) 가 존재하며, 이 부분은 모터 구동 중에 특히 고응력 상태가 된다. 그래서, 원심력에 의한 로터 코어의 파손을 방지하기 위해서, 로터 코어에 사용되는 전기 강판은 고강도일 필요가 있다. 한편, 스테이터 코어에 사용되는 전기 강판은, 모터의 소형화 및 고출력화를 실현하기 위해서 고주파역에서 구동되므로, 고자속 밀도이면서 고주파역에서 저철손인 것이 바람직하다. 따라서, 모터 코어에 사용되는 전기 강판은, 로터 코어용에 대해서는 고강도, 스테이터 코어용에 대해서는 고자속 밀도이면서 고주파역에서 저철손인 것이 이상적이다.
이와 같이 동일한 모터 코어에 사용되는 전기 강판이더라도, 로터 코어용과 스테이터 코어용에서는 요구되는 특성이 크게 다르다. 그러나, 모터 코어의 제조에 있어서는, 재료 수율이나 생산성을 높이기 위해서, 동일한 소재 강판으로부터 로터 코어재와 스테이터 코어재를 타발 가공에 의해 동시에 채취하고, 그 후, 각각의 강판을 적층하여 로터 코어 및 스테이터 코어에 조립하는 것이 바람직하다.
모터 코어용의 고강도이며 저철손의 무방향성 전기 강판을 제조하는 기술로서 예를 들어 특허문헌 1 에는, 고강도의 무방향성 전기 강판을 제조하고, 그 강판으로부터 타발 가공으로 로터 코어재와 스테이터 코어재를 채취하여 적층하고, 로터 코어와 스테이터 코어를 조립한 후, 스테이터 코어에만 변형 제거 어닐링을 실시함으로써, 고강도의 로터 코어와 저철손의 스테이터 코어를 동일 소재로 제조하는 기술이 개시되어 있다. 또, 고주파역에서 저철손인 무방향성 전기 강판을 얻는 기술로서 예를 들어 특허문헌 2 에는, Cr 을 첨가함으로써 강의 고유 저항을 높이고, 고주파역에서의 저철손화를 도모하는 방법이 개시되어 있다.
그러나, 본 발명자들의 검토에 따르면, 상기 특허문헌 1 에 개시되어 있는 기술에서는, 변형 제거 어닐링 후의 자기 특성 중, 철손은 크게 개선되지만, 자속 밀도가 대폭 저하된다와 같은 문제가 있다. 한편, Cr 은 포화 자속 밀도를 저하시키는 원소이다. 그래서, 특허문헌 2 에 개시되어 있는 기술에서는, 고자속 밀도와 고주파 저철손을 양립시킬 수 없어, 최근 무방향성 전기 강판에 대한 요구에는 충분히 부응할 수 없다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은, 고강도이면서 변형 제거 어닐링을 실시한 경우에도 고자속 밀도―고주파 저철손의 무방향성 전기 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은, 상기 과제의 해결에 관해서 예의 검토한 바, 평균 결정 입경 d 를 50 ㎛ 이하로 미세화하고, 압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 <100> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SA 와 압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 <111> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SB 가 SA－SB ≥ 0 을 만족하도록 강판 조직을 제어함으로써, 로터 코어용 재료에 적합한 고강도 특성을 가지며, 또한, 스테이터 코어용 재료로서 변형 제거 어닐링을 실시한 경우에도, 자속 밀도가 높고, 또한 고주파역에서 저철손인 무방향성 전기 강판이 얻어지는 것을 발견하는 데에 이르렀다. 또한, 어닐링 공정에 있어서의 가열 시의 급열 정지 온도나 중간 유지 시간 등을 적절한 범위로 함으로써, 특정한 방위를 향한 결정의 면적률을 제어할 수 있는 것도 알아내었다.
본 발명은 이러한 지견에 의거하여 이루어진 것으로, 이하의 구성을 갖는다.
본 발명에 관련된 무방향성 전기 강판은, 질량％ 로, C : 0.010 ％ 이하, Si : 1.0 ％ 이상, 5.0 ％ 이하, Mn : 0.05 ％ 이상, 5.0 ％ 이하, P : 0.1 ％ 이하, S : 0.01 ％ 이하, Al : 3.0 ％ 이하, N : 0.005 ％ 이하를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피 불순물이고, 평균 결정 입경이 50 ㎛ 이하이고, 압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 <100> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SA 와 압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 <111> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SB 가 SA－SB ≥ 0 을 만족한다.
압연 45°방향 및 압연 －45°방향으로 <100> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SC 와 압연 45°방향 및 압연 －45°방향으로 <111> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SD 가 5×SC－SD ≥ 0 을 만족하면 된다.
질량％ 로, 추가로 Co 를 0.0005 ％ 이상, 0.0050 ％ 이하 포함하면 된다.
질량％ 로, 추가로 Zn 을 0.0005 ％ 이상, 0.0050 ％ 이하 포함하면 된다.
질량％ 로, 추가로 하기 A ∼ D 군 중 적어도 1 군의 성분과, Cu : 0 ％ 이상 0.5 ％ 이하, Ni : 0 ％ 이상 0.5 ％ 이하, W : 0 ％ 이상 0.05 ％ 이하, Ti : 0 ％ 이상 0.005 ％, Nb : 0 ％ 이상 0.005 ％ 이하, V : 0 ％ 이상 0.010 ％ 이하, Ta : 0 ％ 이상 0.002 ％ 이하, B : 0 ％ 이상 0.002 ％ 이하, Ga : 0 ％ 이상 0.005 ％ 이하, Pb : 0 ％ 이상 0.002 ％ 이하, As : 0 ％ 이상 0.05 ％ 이하 및 Ge : 0 ％ 이상 0.05 ％ 이하에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유하면 된다.
·A 군 ; Mo : 0.01 ％ 이상 0.20 ％ 이하
·B 군 ; Cr : 0.1 ％ 이상 5.0 ％ 이하
·C 군 ; Ca : 0.001 ％ 이상 0.10 ％ 이하, Mg : 0.001 ％ 이상 0.10 ％ 이하 및 REM : 0.001 ％ 이상 0.10 ％ 이하 중 어느 1 종 또는 2 종 이상
·D 군 ; Sn : 0.001 ％ 이상 0.20 ％ 이하 및 Sb : 0.001 ％ 이상 0.20 ％ 이하 중 어느 1 종 또는 2 종
본 발명에 관련된 무방향성 전기 강판의 제조 방법은, 본 발명에 관련된 무방향성 전기 강판의 제조 방법으로서, 상기 무방향성 전기 강판의 조성을 갖는 강 소재에 열간 압연을 실시함으로써 열연판을 얻는 열간 압연 공정과, 필요에 따라 상기 열연판에 열연판 어닐링을 실시하는 열연판 어닐링 공정과, 상기 열연판 및 상기 열연판 어닐링이 실시된 상기 열연판에 산세를 실시하는 산세 공정과, 상기 산세가 실시된 상기 열연판에 냉간 압연을 실시함으로써 냉연판을 얻는 냉간 압연 공정과, 상기 냉연판을, 200 ℃ 에서부터 400 ℃ 이상 600 ℃ 이하의 유지 온도 T1 까지의 평균 승온 속도 V1 이 50 ℃/s 이상, 유지 온도 T1 에서의 유지 시간 t 가 1 초 이상 10 초 이하, 유지 온도 T1 에서 750 ℃ 의 평균 승온 속도 V2 가 15 ℃/s 이상인 조건에서, 750 ℃ 이상 850 ℃ 이하의 어닐링 온도 T2 까지 가열하고, 냉각함으로써 냉연 어닐링판을 얻는 어닐링 공정을 포함한다.
본 발명에 관련된 무방향성 전기 강판의 제조 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 냉간 압연 공정을 최종 패스의 워크 롤 직경이 150 mmφ 이상, 최종 패스의 압하율이 15 ％ 이상, 최종 패스의 변형 속도가 100 s-1 이상 1300 s-1 이하인 조건에서 실시한다.
본 발명에 따르면, 고강도이면서 변형 제거 어닐링을 실시한 경우에도 고자속 밀도―고주파 저철손의 무방향성 전기 강판 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명에 관련된 무방향성 전기 강판 및 그 제조 방법을 사용함으로써, 모터의 고효율화를 달성할 수 있다.
이하, 본 발명의 상세함을 그 한정 이유와 함께 설명한다.
〈강판의 성분 조성〉
먼저, 본 발명에 관련된 무방향성 전기 강판 (이하, 「강판」이라고 약기함) 및 모터 코어가 갖는 적합한 성분 조성에 대해서 설명한다. 성분 조성에 있어서의 원소 함유량의 단위는 모두 「질량％」이지만, 이하, 특별히 언급되지 않는 한 간단히 「％」로 나타낸다.
C : 0.010 ％ 이하
C 는, 모터 사용 중에 탄화물을 형성하여 자기 시효를 일으키고, 모터의 철손 특성을 열화시키는 유해 원소이다. 자기 시효를 회피하기 위해서는 강판 중에 포함되는 C 는 0.010 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.004 ％ 이하이다. C 첨가량의 하한은 특별히 규정되지 않지만, 과도하게 C 를 저감시킨 강판은 매우 고가이므로, 0.0001 ％ 정도로 하는 것이 바람직하다.
Si : 1.0 ％ 이상 5.0 ％ 이하
Si 는, 강의 고유 저항을 높이고, 철손을 저감시키는 효과가 있으며, 또한 고용 (固溶) 강화에 의해 강의 강도를 높이는 효과가 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, Si 첨가량을 1.0 ％ 이상으로 하면 된다. 한편, Si 첨가량이 5.0 ％ 를 초과하면, 포화 자속 밀도의 저하에 따라 자속 밀도가 현저하게 저하되기 때문에, 상한을 5.0 ％ 이하로 한다. 따라서, Si 첨가량은 1.0 ％ 이상 5.0 ％ 이하의 범위로 한다. 바람직하게는 1.5 ％ 이상 4.5 ％ 미만의 범위, 보다 바람직하게는 2.0 ％ 이상 4.0 ％ 미만의 범위이다.
Mn : 0.05 ％ 이상 5.0 ％ 이하
Mn 은, Si 와 마찬가지로 강의 고유 저항과 강도를 높이는 데에 유용한 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, Mn 을 0.05 ％ 이상 함유할 필요가 있다. 한편, 5.0 ％ 를 초과하는 첨가는, MnC 의 석출을 촉진시켜 모터의 자기 특성을 열화시키는 경우가 있기 때문에, 상한은 5.0 ％ 로 한다. 따라서, Mn 첨가량은 0.05 ％ 이상 5.0 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.1 ％ 이상 3.0 ％ 이하의 범위이다.
P : 0.1 ％ 이하
P 는, 강의 강도 (경도) 조정에 사용되는 유용한 원소이다. 그러나, P 첨가량이 0.1 ％ 를 초과하면, 인성이 저하되고, 가공 시에 균열을 발생시키기 쉽기 때문에, 상한은 0.1 ％ 로 한다. 하한은 특별히 규정되지 않지만, 과도하게 P 를 저감시킨 강판은 매우 고가이므로, 0.001 ％ 로 한다. P 첨가량은 바람직하게는 0.003 ％ 이상 0.08 ％ 이하의 범위이다.
S : 0.01 ％ 이하
S 는, 미세 석출물을 형성하여 모터의 철손 특성에 악영향을 미치는 원소이다. 특히, S 첨가량이 0.01 ％ 를 초과하면, 그 악영향이 현저해지기 때문에, 상한은 0.01 ％ 로 한다. 하한은 특별히 규정되지 않지만, 과도하게 S 를 저감시킨 강판은 매우 고가이므로, 0.0001 ％ 로 한다. S 첨가량은 바람직하게는 0.0003 ％ 이상 0.0080 ％ 이하의 범위이다.
Al : 3.0 ％ 이하
Al 은, Si 와 마찬가지로 강의 고유 저항을 높이고, 철손을 저감시키는 효과가 있는 유용한 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 0.005 ％ 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.010 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.015 ％ 이상이다. 한편, 3.0 ％ 를 초과하는 첨가는 강판 표면의 질화를 조장하여, 자기 특성을 열화시키는 경우가 있기 때문에, 상한을 3.0 ％ 로 한다. 보다 바람직하게는 2.0 ％ 이하이다.
N : 0.0050 ％ 이하
N 은, 미세 석출물을 형성하여 철손 특성에 악영향을 미치는 원소이다. 특히, 첨가량이 0.0050 ％ 를 초과하면, 그 악영향이 현저해지기 때문에, 상한은 0.0050 ％ 로 한다. 하한은 특별히 규정되지 않지만, 과도하게 N 을 저감시킨 강판은 매우 고가이므로, 0.0005 ％ 로 한다. N 첨가량은 바람직하게는 0.0008 ％ 이상 0.0030 ％ 이하의 범위이다.
본 발명에 관련된 무방향성 전기 강판에서는, 상기 성분 이외의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다. 또한, 요구 특성에 따라, 상기 성분 조성에 추가하여, Co, Zn, Mo, Cr, Ca, Mg, REM, Sn, Sb, Cu, Ni, W, Ti, Nb, V, Ta, B, Ga, Pb, As 및 Ge 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 하기의 범위에서 함유할 수 있다.
Co : 0.0005 ％ 이상 0.0050 ％ 이하
Co 에는, 어닐링 공정에 있어서의 가열 시의 급열 정지 온도나 중간 유지 시간 등을 적절한 범위로 했을 때에, 압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 <100> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SA 를 증가시키고, 압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 <111> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SB 를 저하시키는 효과가 있다. 즉, Co 의 미량 첨가에 의해 SA－SB ≥ 0 을 안정적으로 실현할 수 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, Co 첨가량을 0.0005 ％ 이상으로 하면 된다. 한편, Co 는 0.0050 ％ 를 초과하면 효과가 포화되고, 불필요하게 비용의 상승을 초래하기 때문에, 상한을 0.0050 ％ 로 한다. 따라서, Co 는 0.0005 ％ 이상 0.0050 ％ 이하의 범위에서 첨가하는 것이 바람직하다.
Zn : 0.0005 ％ 이상 0.0050 ％ 이하
Zn 에는, 어닐링 공정에 있어서의 가열 시의 급열 정지 온도나 중간 유지 시간 등을 적절한 범위로 했을 때에, 압연 45°방향 및 압연 －45°방향으로 <100> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SC 를 증가시키고, 압연 45°방향 및 압연 －45°방향으로 <111> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SD 를 저하시키는 효과가 있다. 즉, Zn 의 미량 첨가에 의해 5×SC－SD ≥ 0 을 안정적으로 실현할 수 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, Zn 첨가량을 0.0005 ％ 이상으로 하면 된다. 한편, Zn 은 0.0050 ％ 를 초과하면 효과가 포화되고, 불필요하게 비용의 상승을 초래하기 때문에, 상한을 0.0050 ％ 로 한다. 따라서, Zn 은 0.0005 ％ 이상 0.0050 ％ 이하의 범위에서 첨가하는 것이 바람직하다.
Mo : 0.01 ％ 이상 0.20 ％ 이하
Mo 에는, 강중에서 미세한 탄화물을 형성하고, 강판의 강도를 높이는 효과가 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, Mo 첨가량을 0.01 ％ 이상으로 하면 된다. 한편, Mo 첨가량이 0.20 ％ 를 초과하면 과도하게 탄화물이 형성되어 철손이 열화되기 때문에, 상한을 0.20 ％ 로 한다. 따라서, Mo 는 0.01 ％ 이상, 0.20 ％ 이하의 범위에서 첨가하는 것이 바람직하다.
Cr : 0.1 ％ 이상 5.0 ％ 이하
Cr 은, 강의 고유 저항을 높이고, 철손을 저감시키는 효과가 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, Cr 첨가량을 0.1 ％ 이상으로 하면 된다. 한편, Cr 첨가량이 0.1 ％ 를 초과하면, 포화 자속 밀도의 저하에 따라 자속 밀도가 현저하게 저하되기 때문에, 상한을 5.0 ％ 로 한다. 따라서, Cr 은 0.1 ％ 이상 5.0 ％ 이하의 범위에서 첨가하는 것이 바람직하다.
Ca : 0.001 ％ 이상 0.10 ％ 이하
Ca 는, 황화물로서 S 를 고정하고, 철손의 저감에 기여하는 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, Ca 첨가량은 0.001 ％ 이상으로 하면 된다. 한편, Ca 첨가량이 0.10 ％ 를 초과하면 효과가 포화되고, 불필요하게 비용의 상승을 초래하기 때문에, 상한을 0.10 ％ 로 한다. 따라서, Ca 는 0.001 ％ 이상 0.10 ％ 이하의 범위에서 첨가하는 것이 바람직하다.
Mg : 0.001 ％ 이상 0.10 ％ 이하
Mg 는, 황화물로서 S 를 고정하고, 철손의 저감에 기여하는 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, Mg 첨가량은 0.001 ％ 이상으로 하면 된다. 한편, Mg 첨가량이 0.10 ％ 를 초과하면 효과가 포화되고, 불필요하게 비용의 상승을 초래하기 때문에, 상한을 0.10 ％ 로 한다. 따라서, Mg 는 0.001 ％ 이상 0.10 ％ 이하의 범위에서 첨가하는 것이 바람직하다.
REM : 0.001 ％ 이상 0.10 ％ 이하
REM 은, 황화물로서 S 를 고정하고, 철손의 저감에 기여하는 원소군이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, REM 첨가량은 0.001 ％ 이상으로 하면 된다. 한편, REM 첨가량이 0.10 ％ 를 초과하면 효과가 포화되고, 불필요하게 비용의 상승을 초래하기 때문에, 상한을 0.10 ％ 로 한다. 따라서, REM 은 0.001 ％ 이상 0.10 ％ 이하의 범위에서 첨가하는 것이 바람직하다.
Sn : 0.001 ％ 이상 0.20 ％ 이하
Sn 은, 집합 조직 개선에 의해 자속 밀도 향상 및 철손 저감에 효과적인 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, Sn 첨가량은 0.001 ％ 이상으로 하면 된다. 한편, Sn 첨가량이 0.20 ％ 를 초과하면 효과가 포화되고, 불필요하게 비용의 상승을 초래하기 때문에, 상한을 0.20 ％ 로 한다. 따라서, Sn 은 0.001 ％ 이상 0.20 ％ 이하의 범위에서 첨가하는 것이 바람직하다.
Sb : 0.001 ％ 이상 0.20 ％ 이하
Sb 는, 집합 조직 개선에 의해 자속 밀도 향상 및 철손 저감에 효과적인 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, Sb 첨가량은 0.001 ％ 이상으로 하면 된다. 한편, Sb 첨가량이 0.20 ％ 를 초과하면 효과가 포화되고, 불필요하게 비용의 상승을 초래하기 때문에, 상한을 0.20 ％ 로 한다. 따라서, Sb 는 0.001 ％ 이상 0.20 ％ 이하의 범위에서 첨가하는 것이 바람직하다.
Cu : 0 ％ 이상 0.5 ％ 이하, Ni : 0 ％ 이상 0.5 ％ 이하
Cu, Ni 는, 강의 인성을 향상시키는 원소이며, 적절히 첨가할 수 있다. 그러나, 0.5 ％ 를 초과해서 첨가하더라도 상기 효과가 포화되기 때문에, 첨가량의 상한은 각각 0.5 ％ 로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 첨가량은 각각 0.01 ％ 이상 0.1 ％ 이하의 범위이다.
W : 0 ％ 이상 0.05 ％ 이하
W 는, 미세 탄화물을 형성하고, 석출 강화에 의해 강판 강도를 높이는 것을 통해서 타발 피로 강도를 향상시키기 위해 적절히 첨가할 수 있다. 한편으로, 첨가량이 상기 범위를 초과하면 과도하게 탄화물이 형성되어 철손이 열화된다. 따라서, W 의 첨가량은 0 ％ 이상 0.05 ％ 이하의 범위로 한다. 바람직한 첨가량의 상한은 0.02 ％ 이다.
Ti : 0 ％ 이상 0.005 ％ 이하, Nb : 0 ％ 이상 0.005 ％ 이하, V : 0 ％ 이상 0.010 ％ 이하, Ta : 0 ％ 이상 0.002 ％ 이하
Ti, Nb, V, Ta 는, 미세한 탄질화물을 형성하고, 석출 강화에 의해 강판 강도를 높이는 것을 통해서 타발 피로 강도를 향상시키기 위해 적절히 첨가할 수 있다. 한편으로, 첨가량이 상기 범위를 초과하면 과도하게 탄질화물이 형성되어 철손이 열화된다. 따라서, Ti, Nb, V, Ta 의 첨가량은 각각, Ti : 0 ％ 이상 0.005 ％ 이하, Nb : 0 ％ 이상 0.005 ％ 이하, V : 0 ％ 이상 0.010 ％ 이하, Ta : 0 ％ 이상 0.002 ％ 이하의 범위로 한다. 바람직한 첨가량의 상한은 Ti : 0.002 ％, Nb : 0.002 ％, V : 0.005 ％, Ta : 0.001 ％ 이다.
B : 0 ％ 이상 0.002 ％ 이하, Ga : 0 ％ 이상 0.005 ％ 이하
B, Ga 는, 미세한 질화물을 형성하고, 석출 강화에 의해 강판 강도를 높이는 것을 통해서 타발 피로 강도를 향상시키기 위해 적절히 첨가할 수 있다. 한편으로, 첨가량이 상기 범위를 초과하면 과도하게 질화물이 형성되어 철손이 열화된다. 따라서, B, Ga 의 첨가량은 각각, B : 0 ％ 이상 0.002 ％ 이하, Ga : 0 ％ 이상 0.005 ％ 이하의 범위로 한다. 바람직한 첨가량의 상한은 B : 0.001 ％, Ga : 0.002 ％ 이다.
Pb : 0 ％ 이상 0.002 ％ 이하
Pb 는, 미세한 Pb 입자를 형성하고, 석출 강화에 의해 강판 강도를 높이는 것을 통해서 타발 피로 강도를 향상시키기 위해 적절히 첨가할 수 있다. 한편으로, 첨가량이 상기 범위를 초과하면 과도하게 Pb 입자가 형성되어 철손이 열화된다. 따라서, Pb 의 첨가량은 0 ％ 이상 0.002 ％ 이하의 범위로 한다. 바람직한 첨가량의 상한은 0.001 ％ 이다.
As : 0 ％ 이상 0.05 ％ 이하, Ge : 0 ％ 이상 0.05 ％ 이하
As, Ge 는, 집합 조직 개선에 의해 자속 밀도 향상 및 철손 저감에 효과적인 원소이며, 적절히 첨가할 수 있다. 그러나, 0.05 ％ 를 초과해서 첨가하더라도, 상기 효과가 포화된다. 그래서, 첨가량의 상한은 각각 0.05 ％ 로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 첨가량은 각각 0.002 ％ 이상 0.01 ％ 이하의 범위이다.
〈강판의 마이크로 조직〉
다음으로, 본 발명에 관련된 무방향성 전기 강판의 마이크로 조직에 대해서 설명한다.
《평균 결정 입경 d 가 50 ㎛ 이하》
본 발명자들의 검토에 따르면, 평균 결정 입경 d 가 거칠고 크면 강판 강도가 저하된다. 즉, 평균 결정 입경 d 를 50 ㎛ 이하로 함으로써 목표하는 강도 특성을 달성할 수 있다. 평균 결정 입경 d 의 하한에 대해서는 특별히 규정할 필요는 없지만, 본 발명에 기재된 수법으로 제조한 경우에, 통상적으로 5 ㎛ 이상이다.
《압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 <100> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SA 와 압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 <111> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SB 가 SA－SB ≥ 0 을 만족한다》
본 발명자들의 검토에 따르면, 소정의 성분 조성을 갖는 강에 대해서, 압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 <100> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SA 및 압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 <111> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SB 가 SA－SB ≥ 0 을 만족하는 강판 조직으로 함으로써, 변형 제거 어닐링 후에 있어서, 강판의 자속 밀도가 향상됨과 함께 철손이 저감되는 것이 판명되었다. 결정 방위의 허용 오차는 15°로 하였다. 즉, SA－SB ≥ 0 이면, 자속 밀도 및 철손이 HEV, EV 및 연료 전지 전기 자동차 (FCEV) 에 적용되는 모터에서 필요해지는 값을 만족하기 때문에, SA－SB ≥ 0 으로 하였다. 바람직하게는 SA－SB ≥ 2 ％, 보다 바람직하게는 SA－SB ≥ 5 ％ 이다.
《압연 45°방향 및 압연 －45°방향으로 <100> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SC 와 압연 45°방향 및 압연 －45°방향으로 <111> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SD 가 5×SC－SD ≥ 0 을 만족한다》
본 발명자들의 검토에 따르면, 상기 강판 조직에 추가하여, 압연 45°방향 및 압연 －45°방향으로 <100> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SC 및 압연 45°방향 및 압연 －45°방향으로 <111> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SD 가 5×SC－SD ≥ 0 을 만족하는 강판 조직으로 함으로써, 변형 제거 어닐링 후에 있어서, 자기 특성의 이방성이 저감되는 것이 판명되었다. 이방성의 저감은 모터 효율의 향상에 기여하기 때문에, HEV, EV 및 FCEV 에 적용되는 모터용 재료로서 보다 바람직하다. 그래서, 5×SC－SD ≥ 0 을 만족하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 5×SC－SD ≥ 1 ％ 이다.
다음으로, 본 발명에 관련된 무방향성 전기 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다.
개략적으로는 본 발명에 관련된 무방향성 전기 강판의 제조 방법은, 상기 성분 조성을 갖는 강 소재에, 열간 압연, 필요에 따라 열연판 어닐링, 산세, 냉간 압연, 어닐링을 순차적으로 실시함으로써, 상기 서술한 본 발명에 관련된 무방향성 전기 강판을 얻는 방법이다. 본 발명에 관련된 무방향성 전기 강판의 제조 방법에 있어서는, 본 발명에서 규정되는 성분, 냉간 압연, 어닐링 조건이 본 발명의 범위 내이면, 그것 이외에는 통상적으로 공지된 수법이어도 상관없다.
〈강 소재〉
강 소재는, 상기 조성을 갖는 강 소재이면, 특별히 한정되지 않는다. 강 소재의 용제 방법은, 특별히 한정되지 않으며, 전로 (轉爐) 또는 전기로 등을 사용한 공지된 용제 방법을 채용할 수 있다. 생산성 등의 문제로 인해, 용제 후에, 연속 주조법에 의해 슬래브 (강 소재) 로 하는 것이 바람직하지만, 조괴-분괴 압연법 또는 박 (薄) 슬래브 연속 주조법 등의 공지된 주조 방법에 의해 슬래브로 해도 된다.
〈열간 압연 공정〉
열간 압연 공정은, 상기 조성을 갖는 강 소재에 열간 압연을 실시함으로써 열연판을 얻는 공정이다. 열간 압연 공정은, 상기 조성을 갖는 강 소재를 가열하고, 열간 압연을 실시하여 소정 치수의 열연판이 얻어지는 공정이면 특별히 한정되지 않으며, 상용의 열간 압연 공정을 적용할 수 있다.
상용의 열간 압연 공정으로는, 예를 들어, 강 소재를, 1000 ℃ 이상 1200 ℃ 이하의 온도로 가열하고, 가열된 강 소재에 800 ℃ 이상 950 ℃ 이하의 마무리 압연 출측 온도에서 열간 압연을 실시하고, 열간 압연이 종료된 후, 적정한 압연 후 냉각 (예를 들어, 450 ℃ 이상 950 ℃ 이하의 온도역을, 20 ℃/s 이상 100 ℃/s 이하의 평균 냉각 속도로 냉각한다) 을 실시하고, 400 ℃ 이상 700 ℃ 이하의 권취 온도에서 권취하고, 소정 치수 형상의 열연판으로 하는 열간 압연 공정을 예시할 수 있다.
〈열연판 어닐링 공정〉
열연판 어닐링 공정은, 상기 열연판을 가열하며 고온 유지함으로써, 열연판을 노멀라이징하는 공정이다. 열연판 어닐링 공정은, 특별히 한정되지 않으며, 상용의 열연판 어닐링 공정을 적용할 수 있다. 이 공정은 필수가 아니며 생략할 수도 있다.
〈산세 공정〉
산세 공정은, 상기 열연판 어닐링 공정 후의 강판, 혹은 열연판 어닐링 공정을 생략하는 경우에는 상기 열연판에 산세를 실시하는 공정이다. 산세 공정은, 산세 후의 강판에 냉간 압연을 실시할 수 있을 정도로 산세할 수 있는 공정이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 염산 또는 황산 등을 사용하는 상용의 산세 공정을 적용할 수 있다. 이 산세 공정은, 상기 열연판 어닐링 공정과 동일 라인 내에서 연속적으로 실시해도 되고, 별도 라인에서 실시해도 된다.
〈냉간 압연 공정〉
냉간 압연 공정은, 산세 공정을 거친 산세 판에 냉간 압연을 실시하는 공정이다. 냉간 압연 공정은, 산세 후의 강판을 원하는 판두께까지 압하할 수 있는 공정이면 특별히 한정되지 않으며, 상용의 냉간 압연 공정을 적용할 수 있다. 또, 필요에 따라 중간 어닐링을 사이에 둔 2 회 이상의 냉간 압연에 의해 소정 치수의 냉연판으로 해도 되고, 이 경우의 중간 어닐링 조건은 특별히 한정되지 않으며, 상용의 중간 어닐링 공정을 적용할 수 있다. 바람직하게는 최종 패스의 워크 롤 직경 D 가 150 mmφ 이상, 최종 패스의 압하율 r 이 15 ％ 이상, 및 최종 패스의 변형 속도 (ε'm) 가 100 s-1 이상 1300 s-1 이하의 조건에서 냉간 압연을 실시함으로써 냉연판을 얻는 냉간 압연 공정이다.
(최종 패스의 워크 롤 직경 D)
본 발명에 관련된 무방향성 전기 강판의 제조에 있어서 최종 패스의 워크 롤 직경 D 는 150 mmφ 이상으로 한다. 최종 패스의 워크 롤 직경 D 를 150 mmφ 이상으로 한 이유는, 5×SC－SD ≥ 0 으로 하여, 원하는 강판 조직을 얻기 위함이다. 최종 패스의 워크 롤 직경 D 가 150 mmφ 보다 작은 경우, 평면 압축의 상태에서 멀리 떨어지게 되기 때문에, 워크 롤 직경이 큰 경우와 비교하여 결정립 단위에서의 전단 변형의 불균일성이 증강된다. 계속되는 어닐링 공정에 있어서의 핵 생성 및 입자 성장이 특정한 방위의 영역에 집중되기 쉬워지기 때문에, 압연 45°및 ―45°방향으로 <100> 이 배향된 결정립의 면적률의 합 SC 가 감소하고, 같은 방향으로 <111> 이 배향된 결정립의 면적률의 합 SD 가 증가한다. 결과적으로 5×SC－SD ≥ 0 을 만족할 수 없다. 한편, 최종 패스의 워크 롤 직경 D 가 150 mmφ 이상인 경우에는, 5×SC－SD ≥ 0 을 만족하고, 원하는 강판 조직이 얻어진다. 최종 패스의 워크 롤 직경 D 는, 바람직하게는 170 mmφ 이상, 더욱 바람직하게는 200 mmφ 이상이다. 상한은 특별히 설정할 필요는 없지만, 과도하게 롤 직경이 큰 경우에는 압연 하중이 증대하기 때문에, 700 mmφ 로 하는 것이 바람직하다.
(최종 패스의 압하율 r)
본 발명에 관련된 무방향성 전기 강판의 제조에 있어서 최종 패스의 압하율 r 은 15 ％ 이상인 것이 바람직하다. 최종 패스의 압하율 r 을 15 ％ 이상으로 한 이유는, 일련의 냉간 압연 제어의 효과를 얻고, 원하는 강판 조직을 얻기 쉽기 때문이다. 최종 패스의 압하율 r 이 15 ％ 미만인 경우, 압하율이 지나치게 낮기 때문에, 어닐링 후의 조직을 제어하는 것이 어려워진다. 한편, 최종 패스의 압하율 r 이 15 ％ 이상인 경우에는, 일련의 냉간 압연 제어의 효과가 발휘된다. 그 결과, 원하는 강판 조직을 얻기 쉬워진다. 최종 패스의 압하율 r 은, 바람직하게는 20 ％ 이상이다. 본 발명에 있어서 최종 패스의 압하율 r 의 상한을 규정할 필요는 없지만, 지나치게 높은 압하율은 다대한 장치 능력을 요구하며, 또한 냉연판의 형상 제어도 어려워지므로, 통상적으로 50 ％ 이하이다.
(최종 패스의 변형 속도 (ε'm))
본 발명에 관련된 무방향성 전기 강판의 제조에 있어서 최종 패스의 변형 속도 (ε'm) 는 100 s-1 이상 1300 s-1 이하인 것이 바람직하다. 최종 패스의 변형 속도 (ε'm) 를 100 s-1 이상 1300 s-1 이하로 한 이유는, 압연 중의 파단을 억제하면서 5×SC－SD ≥ 0 으로 하여, 원하는 강판 조직을 얻기 위함이다. 최종 패스의 변형 속도 (ε'm) 가 100 s-1 미만인 경우에는, 냉연판의 결정립 단위에서의 전단 변형의 불균일성이 증강되고, 계속되는 어닐링 공정에 있어서의 핵 생성 및 입자 성장이 특정한 방위의 영역에 집중되기 쉬워지기 때문에, 압연 45°및 ―45°방향으로 <100> 이 배향된 결정립의 면적률의 합 SC 가 감소하고, 같은 방향으로 <111> 이 배향된 결정립의 면적률의 합 SD 가 증가한다. 결과적으로 5×SC－SD ≥ 0 을 만족할 수 없다. 이유는 반드시 명확하지는 않지만, 본 발명자들은, 변형 속도가 낮음으로써 유동 응력이 저하되고, 변형되기 쉬운 결정 방위의 결정립에 변형이 집중되기 쉬워져, 변형 분포가 불균일화되기 때문으로 추정하고 있다. 한편, 최종 패스의 변형 속도가 1300 s-1 초과인 경우에는, 유동 응력이 과도하게 증대하여, 압연 중의 취성 파단이 발생하기 쉬워진다. 최종 패스의 변형 속도 (ε'm) 가 100 s-1 이상 1300 s-1 이하인 경우에는, 압연 중의 파단을 억제하면서 5×SC－SD ≥ 0 을 만족한다. 최종 패스의 변형 속도 (ε'm) 는, 바람직하게는 150 s-1 이상이고, 바람직하게는 1300 s-1 이하이다. 본 발명에 있어서의 냉간 압연 시의 각 패스에 있어서의 변형 속도 (ε'm) 는, 이하의 수학식 (1) 에 나타내는 Ekelund 의 근사식을 이용하여 도출하였다.
여기서, vR 은 롤 주속도 (mm/s), R' 는 롤 반경 (mm), h1 은 롤 입측 판두께 (mm), r 은 압하율 (％) 이다.
〈어닐링 공정〉
어닐링 공정은, 냉간 압연 공정을 거친 냉연판에 어닐링을 실시하는 공정이다. 보다 상세하게는, 냉간 압연 공정을 거친 냉연판을 200 ℃ 에서부터 400 ℃ 이상 600 ℃ 이하의 유지 온도 T1 까지의 평균 승온 속도 V1 이 50 ℃/s 이상, 유지 온도 T1 에서의 유지 시간이 1 초 이상 10 초 이하, 유지 온도 T1 에서 750 ℃ 의 평균 승온 속도 V2 가 15 ℃/s 이상인 조건에서, 750 ℃ 이상 850 ℃ 이하의 어닐링 온도 T2 까지 가열하고, 냉각함으로써 냉연 어닐링판을 얻는 어닐링 공정이다. 어닐링 공정 후에 냉연 어닐링판의 표면에 절연 코팅을 실시하지만, 이 방법 및 코팅 종류는 특별히 한정되지 않으며, 상용의 절연 코팅 공정을 적용할 수 있다.
(유지 온도 T1)
본 발명에 관련된 무방향성 전기 강판의 제조에 있어서 가열 승온 중의 유지 온도 T1 은 400 ℃ 이상 600 ℃ 이하로 한다. 유지 온도 T1 을 400 ℃ 이상 600 ℃ 이하로 한 이유는, 압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 <100> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SA 와 압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 <111> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SB 가, SA－SB ≥ 0 을 만족하는 범위로 하여, 원하는 강판 조직을 얻기 위함이다. 유지 온도 T1 이 400 ℃ 미만인 경우에는, 온도가 지나치게 낮기 때문에 유지의 효과가 얻어지지 않고 SB 가 높아져 버려, 결과적으로 SA－SB ≥ 0 을 만족할 수 없다. 한편, 유지 온도 T1 이 600 ℃ 이상인 경우에는, 면적률의 합 SB 뿐만 아니라 면적률의 합 SA 도 저하되어 버리기 때문에, 결과적으로 SA－SB ≥ 0 을 만족할 수 없다.
(200 ℃ 에서부터 유지 온도 T1 까지의 평균 승온 속도 V1)
본 발명에 관련된 무방향성 전기 강판의 제조에 있어서 200 ℃ 에서부터 유지 온도 T1 까지의 평균 승온 속도 V1 은 50 ℃/s 이상으로 한다. 평균 승온 속도 V1 을 50 ℃/s 이상으로 한 이유는, 압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 <100> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SA 와 압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 <111> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SB 가, SA－SB ≥ 0 을 만족하는 범위로 하여, 원하는 강판 조직을 얻기 위함이다. 평균 승온 속도 V1 이 상기 속도 미만인 경우에는, 유지 온도 T1 에서의 유지 이전에 회복이 발생해 버리기 때문에, 회복 거동을 충분히 제어할 수 없고, SB 및 SA 가 모두 저하되어, 결과적으로 SA－SB ≥ 0 을 만족할 수 없다. 200 ℃ 에서부터 유지 온도 T1 까지의 평균 승온 속도 V1 은, 바람직하게는 70 ℃/s 이상, 보다 바람직하게는 100 ℃/s 이상이다. 상한은 특별히 설정할 필요는 없지만, 과도하게 승온 속도가 높으면 온도 불균일을 발생시키기 쉬우므로 500 ℃/s 로 하는 것이 바람직하다.
(유지 온도 T1 에서의 유지 시간 t)
본 발명에 관련된 무방향성 전기 강판의 제조에 있어서, 유지 온도 T1 에서의 유지 시간 t 는 1 초 이상 10 초 이하로 한다. 유지 시간 t 를 1 초 이상 10 초 이하로 한 이유는, 압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 <100> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SA 와 압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 <111> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SB 가, SA－SB≥ 0 을 만족하는 범위로 하여, 원하는 강판 조직을 얻기 위함이다. 유지 시간 t 가 1 초 미만인 경우, 조직의 회복이 충분히 발생하지 않기 때문에 SB 가 높아져 버리고, 결과적으로 SA－SB ≥ 0 을 만족할 수 없다. 한편, 유지 시간 t 가 10 초 초과인 경우에는, 과도하게 조직의 회복이 발생하여, SB 뿐만 아니라 SA 도 저하되어 버리기 때문에, 결과적으로 SA－SB ≥ 0 을 만족할 수 없다.
(유지 온도 T1 에서부터 750 ℃ 까지의 평균 승온 속도 V2)
본 발명에 관련된 무방향성 전기 강판의 제조에 있어서, 유지 온도 T1 에서부터 750 ℃ 까지의 평균 승온 속도 V2 는 15 ℃/s 이상으로 한다. 평균 승온 속도 V2 를 15 ℃/s 이상으로 한 이유는, 압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 <100> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SA 와 압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 <111> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SB 가, SA－SB ≥ 0 을 만족하는 범위로 하여, 원하는 강판 조직을 얻기 위함이다. 평균 승온 속도 V2 가 15 ℃/s 미만인 경우, 재결정핵의 생성 위치의 선택성이 강해지고, 압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 <111> 이 향한 결정립의 생성 빈도가 높아지기 때문에, SB 가 증가한다. 결과적으로, SA－SB ≥ 0 을 만족할 수 없다. 평균 승온 속도 V2 는, 바람직하게는 20 ℃/s 이상, 보다 바람직하게는 30 ℃/s 이상이다. 상한은 특별히 설정할 필요는 없지만, 과도하게 승온 속도가 높으면 온도 불균일을 발생시키기 쉬우므로 200 ℃/s로 하는 것이 바람직하다.
(어닐링 온도 T2)
본 발명에 관련된 무방향성 전기 강판의 제조에 있어서 어닐링 온도 T2 는 750 ℃ 이상 850 ℃ 이하로 한다. 어닐링 온도 T2 를 750 ℃ 이상 850 ℃ 이하로 한 이유는, 평균 결정 입경을 50 ㎛ 이하로 하여, 원하는 강판 조직을 얻기 위함이다. 어닐링 온도 T2 가 750 ℃ 미만인 경우, 재결정이 충분히 진전되지 않아, 가공 조직이 다수 잔존한 강판 조직이 된다. 이 미재결정부는 압연 직각 방향으로 <111> 이 배향된 영역을 많이 포함하기 때문에, SB 가 증가한다. 결과적으로 SA－SB ≥ 0 을 만족할 수 없다. 어닐링 온도 T2 가 750 ℃ 이상인 경우에는, 충분한 재결정이 발생하여 SA－SB ≥ 0 으로 할 수 있다. 어닐링 온도 T2 는 바람직하게는 775 ℃ 이상이다. 한편, 어닐링 온도 T2 가 850 ℃ 초과인 경우에는, 재결정립이 과도하게 성장하여, 평균 결정 입경을 50 ㎛ 이하로 할 수 없다. 따라서, 어닐링 온도 T2 는 850 ℃ 이하로 한다. 바람직하게는 825 ℃ 이하이다. 상기 어닐링 온도까지 가열한 후 냉각하지만, 이 냉각은, 냉각 불균일 방지의 관점에서 50 ℃/s 이하의 속도로 실시하는 것이 바람직하다.
실시예
이하, 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 본 발명은 이것들에 한정되지 않는다.
＜냉연 어닐링판의 제조＞
표 1-1, 1-2 에 나타내는 성분 조성을 갖는 용강을 통상적으로 공지된 수법에 의해 용제하고, 연속 주조하여 두께 230 mm 의 슬래브 (강 소재) 로 하였다. 얻어진 슬래브에 열간 압연을 실시함으로써, 판두께 2.0 mm 의 열연판을 얻었다. 얻어진 열연판에 공지된 수법에 의해 열연판 어닐링 및 산세를 실시하고, 이어서 표 2-1, 2-2 에 나타내는 판두께까지 냉간 압연을 실시하여 냉연판을 얻었다. 얻어진 냉연판에 표 2-1, 2-2 에 나타내는 조건에서 어닐링을 실시하고, 이어서 공지된 수법에 의해 코팅을 실시하여, 냉연 어닐링판 (무방향성 전기 강판) 을 얻었다.
[표 1-1]
[표 1-2]
[표 2-1]
[표 2-2]
＜평가＞
≪조직 관찰≫
얻어진 냉연 어닐링판으로부터 조직 관찰용의 시험편을 채취하였다. 이어서, 채취한 시험편을, 압연 방향에 수직인 면 (RD 면) 을 관찰면으로 하여 수지 매립하고, 콜로이달 실리카 연마에 의해 경면화하였다. 경면화된 관찰면에 대해, 전자선 후방 산란 회절 (EBSD) 측정을 실시하여, 국소 방위 데이터를 얻었다. 이 때, 스텝 사이즈 : 2.5 ㎛, 측정 영역 : 20 mm2 이상으로 하였다. 측정 영역의 넓이는, 계속되는 해석에 있어서 결정립의 수가 10000 개 이상이 되도록 적절히 조정하였다. 측정은 전역을 1 회의 스캔으로 실시해도 되고, Combo Scan 기능을 이용하여 복수 회의 스캔 결과를 결합해도 된다. 해석 소프트 : OIM Analysis 8 을 사용하여, 얻어진 국소 방위 데이터의 해석을 행하였다. 데이터 해석에 앞서, 시료 좌표계의 A1 축//압연 방향, A2 축//압연 직각 방향, A3 축//판면 방향이 되도록 좌표 회전 처리를 실시하였다. 또, 해석 소프트의 Partition Properties 에서 Formula：GCI[&;5.000,2,0.000,0,0,8.0,1,1,1.0,0;] ＞ 0.1 의 조건으로 입자 평균 데이터점의 선별을 실시하고, 해석에 부적합한 데이터점을 제외하였다. 이 때, 유효한 데이터점은 98 ％ 이상이었다.
이상과 같이 조정된 데이터에 대해, 결정립계의 정의로서 Grain Tolerance Angle 을 5°, Minimum Grain Size 를 2, Minimum Anti Grain Size 를 2, Multiple Rows Requirement 및 Anti-Grain Multiple Rows Requirement 는 모두 OFF 로 하고, 이하의 해석을 실시하였다. 전처리를 실시한 데이터에 대해, Grain Size (diameter) 기능을 사용하여 구한 Area Average 의 값을 평균 결정 입경으로 하였다. 또, Crystal Direction 기능을 이용하여, 시료 좌표계의 [A1,A2,A3]＝[100],[010],[110],[1-10] 의 4 방향에 대해 <100> 및 <111> 이 배향되어 있는 결정립의 면적률을 구하였다. 면적률 산출 시의 Tolerance Angle 은 15°로 하였다. 시료 좌표계의 [u'v'w'] 방향으로 <uvw> 가 배향되어 있는 결정립의 면적률을 S<uvw>//[u'v'w'] 로 표기하면, 압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 <100> 이 배향된 결정립의 면적률의 합 SA 는, SA＝S<100>//[100]＋S<100>//[010] 으로 구할 수 있다. <100>//[100] 과 <100>//[010] 을 모두 만족하는 방위의 면적률은 2 중으로 카운트하는 것으로 한다. 이후에 대해서도 마찬가지이다. 동일하게, 압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 <111> 이 배향된 결정립의 면적률의 합 SB 는, SB＝S <111>//[100]＋S<111>//[010], 압연 45°방향 및 압연 －45°방향으로 <100> 이 배향된 결정립의 면적률의 합 SC 는, SC＝S<100>//[110]＋S<100>//[1-10], 압연 45°방향 및 압연 －45°방향으로 <111> 이 배향된 결정립의 면적률의 합 SD 는 SD＝S<111>//[110]＋S<111>//[1-10] 으로 구하였다.
≪기계 특성 평가≫
얻어진 어닐링판으로부터, 압연 방향을 인장 방향으로 하는 JIS 5 호 인장 시험편을 채취하고, JIS Z2241：2011 에 준거한 인장 시험을 실시하여, 인장 강도 (TS) 를 측정하였다.
≪자기 특성 평가≫
얻어진 어닐링판으로부터, 길이 방향을 압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 하는, 폭 30 mm, 길이 280 mm 의 자기 측정용 시험편 및을 채취하고, JIS C2550-1：2011 에 준거하여, 엡스타인법으로 냉연 어닐링판의 자기 특성을 평가하였다. 평가 항목은, 포화 자속 밀도 : Bs, 자계의 강도 5000 A/m 에서의 자속 밀도 : B50, 및 철손 W10/800 으로 하였다. 또, 자기 특성의 이방성을 조사할 목적으로, 길이 방향을 압연 45°방향 및 압연 －45°로 하는, 폭 30 mm, 길이 280 mm 의 자기 측정용 시험편 및을 채취하고, JIS C2550-1：2011 에 준거하여, 엡스타인법으로 냉연 어닐링판의 자기 특성을 평가하였다. 평가 항목은, 자계의 강도 5000 A/m 에서의 자속 밀도 : B50_45°로 하였다. 변형 제거 어닐링 후에 B50 ≥ 1.57(T) 이며 또한 B50/Bs ≥ 0.80 인 경우에 자속 밀도가 양호하다고 평가하고, 변형 제거 어닐링 후에 W10/800≤40(W/㎏) 인 경우에 고주파 철손 특성이 양호하다고 평가하였다. 변형 제거 어닐링 후에 ΔB50＝B50－B50_45°≤ 0.120(T) 인 경우에 자기 특성의 이방성이 작다고 평가하였다.
[표 3-1]
[표 3-2]
표 3-1, 3-2 의 결과로부터, 본 발명에 따른 무방향성 전기 강판은, 모두 높은 인장 강도를 가짐과 함께, 변형 제거 어닐링 후에 있어서 우수한 자속 밀도와 우수한 고주파 철손 특성을 양립시키고 있음을 알 수 있다.
산업상 이용가능성
본 발명에 따르면, 고강도이면서 변형 제거 어닐링을 실시한 경우에도 고자속 밀도―고주파 저철손의 무방향성 전기 강판 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
Claims (7)
- 질량％ 로,
C : 0.010 ％ 이하,
Si : 1.0 ％ 이상, 5.0 ％ 이하,
Mn : 0.05 ％ 이상, 5.0 ％ 이하,
P : 0.1 ％ 이하,
S : 0.01 ％ 이하,
Al : 3.0 ％ 이하,
N : 0.005 ％ 이하를 포함하고,
잔부 Fe 및 불가피 불순물이고,
평균 결정 입경이 50 ㎛ 이하이고,
압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 <100> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SA 와 압연 방향 또는 압연 직각 방향으로 <111> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SB 가 SA－SB ≥ 0 을 만족하는, 무방향성 전기 강판. - 제 1 항에 있어서,
압연 45°방향 및 압연 －45°방향으로 <100> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SC 와 압연 45°방향 및 압연 －45°방향으로 <111> 이 향한 결정립의 면적률의 합 SD 가 5×SC－SD ≥ 0 을 만족하는, 무방향성 전기 강판. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
질량％ 로, 추가로 Co 를 0.0005 ％ 이상, 0.0050 ％ 이하 포함하는, 무방향성 전기 강판. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
질량％ 로, 추가로 Zn 을 0.0005 ％ 이상, 0.0050 ％ 이하 포함하는, 무방향성 전기 강판. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
질량％ 로, 추가로 하기 A ∼ D 군 중 적어도 1 군의 성분과, Cu : 0 ％ 이상 0.5 ％ 이하, Ni : 0 ％ 이상 0.5 ％ 이하, W : 0 ％ 이상 0.05 ％ 이하, Ti : 0 ％ 이상 0.005 ％, Nb : 0 ％ 이상 0.005 ％ 이하, V : 0 ％ 이상 0.010 ％ 이하, Ta : 0 ％ 이상 0.002 ％ 이하, B : 0 ％ 이상 0.002 ％ 이하, Ga : 0 ％ 이상 0.005 ％ 이하, Pb : 0 ％ 이상 0.002 ％ 이하, As : 0 ％ 이상 0.05 ％ 이하 및 Ge : 0 ％ 이상 0.05 ％ 이하에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는, 무방향성 전기 강판.
·A 군 ; Mo : 0.01 ％ 이상 0.20 ％ 이하
·B 군 ; Cr : 0.1 ％ 이상 5.0 ％ 이하
·C 군 ; Ca : 0.001 ％ 이상 0.10 ％ 이하, Mg : 0.001 ％ 이상 0.10 ％ 이하 및 REM : 0.001 ％ 이상 0.10 ％ 이하 중 어느 1 종 또는 2 종 이상
·D 군 ; Sn : 0.001 ％ 이상 0.20 ％ 이하 및 Sb : 0.001 ％ 이상 0.20 ％ 이하 중 어느 1 종 또는 2 종 - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 무방향성 전기 강판의 제조 방법으로서, 상기 무방향성 전기 강판의 조성을 갖는 강 소재에 열간 압연을 실시함으로써 열연판을 얻는 열간 압연 공정과, 필요에 따라 상기 열연판에 열연판 어닐링을 실시하는 열연판 어닐링 공정과, 상기 열연판 및 상기 열연판 어닐링이 실시된 상기 열연판에 산세를 실시하는 산세 공정과, 상기 산세가 실시된 상기 열연판에 냉간 압연을 실시함으로써 냉연판을 얻는 냉간 압연 공정과, 상기 냉연판을, 200 ℃ 에서부터 400 ℃ 이상 600 ℃ 이하의 유지 온도 T1 까지의 평균 승온 속도 V1 이 50 ℃/s 이상, 유지 온도 T1 에서의 유지 시간 t 가 1 초 이상 10 초 이하, 유지 온도 T1 에서 750 ℃ 의 평균 승온 속도 V2 가 15 ℃/s 이상인 조건에서, 750 ℃ 이상 850 ℃ 이하의 어닐링 온도 T2 까지 가열하고, 냉각함으로써 냉연 어닐링판을 얻는 어닐링 공정을 포함하는, 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서,
상기 냉간 압연 공정을 최종 패스의 워크 롤 직경이 150 mmφ 이상, 최종 패스의 압하율이 15 ％ 이상, 최종 패스의 변형 속도가 100 s-1 이상 1300 s-1 이하인 조건에서 실시하는, 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
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| JPJP-P-2021-203934 | 2021-12-16 |
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